南通市農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測算分析

張哲文，沈 建，喻紅芬

(1.江蘇省水文水資源勘測局南通分局，江蘇 南通 226406；2.南通市水利局，江蘇 南通 226018)

農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)是貫徹新時(shí)期治水思路、落實(shí)水利發(fā)展改革總基調(diào)、全面落實(shí)國家節(jié)水行動(dòng)的重要內(nèi)容。從南通市來講，對農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)進(jìn)行測定既是江蘇省水利廳布置的一項(xiàng)重要工作，也是全面反映南通市農(nóng)村水利現(xiàn)代化水平的一項(xiàng)重要指標(biāo)，同時(shí)對南通市下一步農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方向具有重要參考價(jià)值。

1 南通市農(nóng)田灌溉情況

南通市陸域面積8 001 km2，下轄如東1個(gè)縣，如皋、啟東、海安3個(gè)市，崇川、通州、海門3個(gè)區(qū)及富民港辦事處(南通經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū))。南通市有效灌溉面積41.77萬hm2，實(shí)灌面積29.64萬hm2。南通市共有大型灌區(qū)1個(gè)，中型灌區(qū)10個(gè)，小型灌區(qū)6 162個(gè)。

2 樣點(diǎn)灌區(qū)選擇

根據(jù)《技術(shù)指導(dǎo)細(xì)則》，各縣(市、區(qū))水利(務(wù))局帶領(lǐng)各測試技術(shù)支撐單位在實(shí)地調(diào)查的基礎(chǔ)上確定樣點(diǎn)灌區(qū)。根據(jù)各大、中、小型灌區(qū)灌溉工程狀況、作物類別等方面確定選擇樣點(diǎn)灌區(qū)，樣點(diǎn)灌區(qū)有一定的區(qū)域代表性。如東縣、如皋市、海安市、通州區(qū)4個(gè)縣(市、區(qū))農(nóng)田灌溉主要為水稻種植用水，因此以選擇水稻種植為主，補(bǔ)充部分蔬菜、果園等灌溉作物。海門、啟東主要以玉米、黃豆、花生等旱作物為主，因此選擇玉米及經(jīng)濟(jì)作物種植樣點(diǎn)灌區(qū)田塊為主。

根據(jù)江蘇省水利廳關(guān)于農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測算分析工作要求，南通市結(jié)合本地實(shí)際，全市共確定11個(gè)樣點(diǎn)灌區(qū)，其中大型灌區(qū)1個(gè)、中型灌區(qū)2個(gè)，小型灌區(qū)8個(gè)作為樣點(diǎn)灌區(qū)。詳見表1。

表1 南通市農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)樣點(diǎn)灌區(qū)基本信息

3 樣點(diǎn)灌區(qū)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測算分析

樣點(diǎn)灌區(qū)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測算需要選取典型田塊，根據(jù)要求共選擇典型田塊45個(gè)。南通市各縣(市、區(qū))樣點(diǎn)灌區(qū)農(nóng)田灌溉水凈灌水量的測定推求均采用直接量測法。

3.1 典型田塊每公頃年凈灌溉用水量

通過測算典型田塊每公頃每次凈灌溉用水量，計(jì)算典型田塊每公頃年凈灌溉用水總量，計(jì)算公式為：

(1)

式中：W田凈為典型田塊年凈灌溉用水總量，m3/hm2；W田凈i為典型田塊凈灌溉用水量，m3/hm2。

3.2 樣點(diǎn)灌區(qū)年凈灌溉用水總量

通過樣點(diǎn)灌區(qū)不同片區(qū)不同作物每公頃年凈灌溉用水量和灌溉面積，計(jì)算樣點(diǎn)灌區(qū)年凈灌溉用水總量，計(jì)算公式為：

(2)

式中：W樣凈為樣點(diǎn)灌區(qū)年凈灌溉用水總量，m3；Wij為樣點(diǎn)灌區(qū)樣點(diǎn)片區(qū)樣點(diǎn)作物年凈灌溉用水量，m3/hm2；Aij為樣點(diǎn)灌區(qū)樣點(diǎn)片區(qū)樣點(diǎn)作物灌溉面積，hm2。

3.3 樣點(diǎn)灌區(qū)年毛灌溉用水總量

南通市灌區(qū)以中、小型居多。根據(jù)灌區(qū)的硬件設(shè)施、管理水平，有針對性地選取適合灌區(qū)的測算方法，不但可以使測算工作簡單，而且可以提高測試精度[1]。

(1)通過樣點(diǎn)灌區(qū)提水泵站總用電量估算毛灌溉用水總量。通過測算用電量和用水量的關(guān)系，利用用電量推算樣點(diǎn)灌區(qū)年毛灌溉用水總量，計(jì)算公式為：

(3)

在提水泵站水泵穩(wěn)定運(yùn)行后，使用管道流量計(jì)或流速儀測定流量，同時(shí)記錄此次開泵的歷時(shí)和用電量，計(jì)算這次開泵總水量和每度電的出水量；最后根據(jù)樣點(diǎn)灌區(qū)的總用電量計(jì)算樣點(diǎn)灌區(qū)毛灌溉用水總量[2]。

毛灌溉用水量計(jì)算方法均要用到實(shí)測流量，部分樣點(diǎn)灌區(qū)渠首流量采用旋槳式流速儀進(jìn)行流量測驗(yàn)率定，參照《河流流量測驗(yàn)規(guī)范》(GB/50179—2015)的計(jì)算方法執(zhí)行。

(2)利用儀器測量。對于可以安裝電磁流量計(jì)的泵站，通過測定管道流速推算用水量[3]。

3.4 樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)

按照《技術(shù)指導(dǎo)細(xì)則》中的要求，樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)測算公式如下：

(4)

式中：Wa為樣點(diǎn)灌區(qū)毛灌溉用水總量，m3；Wj為樣點(diǎn)灌區(qū)凈灌溉用水總量，m3；ηw為樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)。

3.5 全市灌溉水有效利用系數(shù)

通過各樣點(diǎn)灌區(qū)毛灌溉用水總量和相應(yīng)的灌溉水有效利用系數(shù)加權(quán)平均計(jì)算各縣(市、區(qū))灌溉水有效利用系數(shù)。南通市農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)根據(jù)各大、中、小型灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)及相應(yīng)的毛灌溉用水總量加權(quán)平均得出，計(jì)算公式如下：

(5)

式中：ηw市為南通市農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)；ηwj為灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)；Wai為灌區(qū)毛灌溉用水總量，m3。

4 市級農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測算分析成果

4.1 測算成果數(shù)據(jù)分析比較

圖1為各縣(市、區(qū))農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)3年數(shù)據(jù)，由圖1可知，海安、如東、通州等縣(市、區(qū))農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)近年來均有穩(wěn)步提高，農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)在0.64～0.65之間；海門、啟東兩縣(市、區(qū))均以旱作物、蔬菜及大棚種植等為主，水稻種植面積占比僅為3%至10%，由于高效節(jié)水種植面積占比較高，農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)近年穩(wěn)步提升至0.67左右。

圖1 各縣(市、區(qū))農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)近年比較圖

如皋市農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測試灌區(qū)選取大型灌區(qū)如海灌區(qū)1個(gè)，中型灌區(qū)2個(gè)，實(shí)際是由很多小型泵站灌區(qū)組成，灌溉水測試也是測泵站提水后的渠系水利用效率。因此，如皋市的測試成果與南通其他縣(市、區(qū))灌溉水有效利用系數(shù)基本在同一水平。

4.2 測算成果可靠性和合理性分析

南通市農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測算分析工作是嚴(yán)格按照省廳批準(zhǔn)的實(shí)施方案進(jìn)行的。根據(jù)南通市各縣(市、區(qū))氣候、土壤、作物種植結(jié)構(gòu)和管理水平，選取了8個(gè)小型樣點(diǎn)灌區(qū)，2個(gè)中型樣點(diǎn)灌區(qū)，1個(gè)大型灌區(qū)，共45個(gè)典型田塊，典型田塊以水稻種植為主，結(jié)合旱作物、蔬菜、果園、大棚等種植作物。樣點(diǎn)灌區(qū)及典型田塊分布合理，符合選取規(guī)定要求，樣本在各種自然條件和社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件、管理水平下均具有較好的代表性，測算成果是可靠的、合理的。

海安及如東縣主要采用電磁流量計(jì)測量渠首取水量，其他縣區(qū)采用水量電量法或者流速儀法率定水泵每度電的抽水量測量毛灌溉用水量；水稻田間凈灌溉用水量采用水尺樁與土壤水分相結(jié)合的測量方法。因此，根據(jù)灌區(qū)特點(diǎn)而選取的測算方法，提高了測試精度，測算工作采用適合各類型灌區(qū)的測算方法是相對合理、可靠的。

南通市農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)的變化趨勢與現(xiàn)有文獻(xiàn)的規(guī)律描述基本符合。通過對南通市內(nèi)的各類型灌區(qū)進(jìn)行比較，結(jié)果亦基本吻合，表明測定成果是可靠的。

4.3 測算成果影響因素分析

管理水平對農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)有較大影響。管理水平的影響主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一是灌區(qū)的硬件設(shè)施方面。管理水平高的灌區(qū)，防滲效果較好。而管理水平低的灌區(qū)，存在設(shè)施損壞等導(dǎo)致的漏水情況，輸水渠道也以土渠居多[4]。二是灌溉制度方面。管理水平高的灌區(qū)，用水戶都有較強(qiáng)的節(jié)水意識(shí)，在灌溉制度方面，也會(huì)依據(jù)作物的生長期采取不同的灌溉方式，例如水稻灌溉多采用淺濕節(jié)水灌溉、控制灌溉等高效節(jié)水灌溉模式，不僅提高了田間水利用率，同時(shí)達(dá)到高產(chǎn)的目的。另外在一些有條件的灌區(qū)，如啟東、海門等縣(市、區(qū))的大棚設(shè)施農(nóng)業(yè)灌溉采用微灌、噴灌等灌溉方式，大大提高了灌溉水利用率。

5 建 議

(1)加強(qiáng)節(jié)水灌溉測試必要性、重要性的認(rèn)識(shí)，便于縣(市、區(qū))及早統(tǒng)籌，做好測算各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。

(2)普及節(jié)水灌溉知識(shí)，加強(qiáng)對灌區(qū)人員的專業(yè)技術(shù)指導(dǎo)。加強(qiáng)田間管理，減少田間滲漏，目前灌溉節(jié)水側(cè)重于渠系輸水效率的提高，但田間節(jié)水仍有較大的空間。

(3)加強(qiáng)對灌溉水有效利用系數(shù)測算項(xiàng)目技術(shù)人員的業(yè)務(wù)培訓(xùn)，提高測算分析技術(shù)及理論水平。

(4)繼續(xù)加大農(nóng)田水利工程建設(shè)。需要繼續(xù)加強(qiáng)對灌區(qū)的渠系維修、改造力度，對部分灌區(qū)內(nèi)的土渠進(jìn)行改造，對已全部硬質(zhì)化的灌區(qū)開展維護(hù)保養(yǎng)工作。加強(qiáng)灌區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，建設(shè)自動(dòng)化量水設(shè)施。

此外，依托小型農(nóng)水工程等工程不斷加大整個(gè)區(qū)域的水利工程建設(shè)，加強(qiáng)泵站的管理及管理人員的培訓(xùn)，從管理上、工程建設(shè)上兩手發(fā)力，以樣點(diǎn)灌區(qū)為典型，以點(diǎn)帶面，不斷提高南通市農(nóng)田灌溉水平。